3.3 生态系统的物质循环

教案

一、教学目标

1.概述生态系统的物质循环过程。

2.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。

3.说明能量流动和物质循环的关系。

4.尝试探究土壤微生物的分解作用。

二、教学重难点

1.教学重点

分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程。

2.教学难点

（1）说明能量流动和物质循环的关系。

（2）尝试探究土壤微生物的分解作用。

三、教学过程

【本节聚焦】

1. 生态系统的物质循环过程是怎样的？
2. 怎样理解生物富集的成因和危害？
3. 物质循环与能量流动的关系是怎样的？

【导入】问题探讨：胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。

讨论：1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？

2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？

呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？进入身体之前又存在于什么物质中？

不难看出，这两种元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。

思考讨论：分析碳循环的过程

二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。

讨论：

1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？

2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？

3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？

生产者：(1)光合作用等：将二氧化碳转化为有机物；(2)呼吸作用：将有机物分解为二氧化碳。

消费者：(1)摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；(2)呼吸作用等：将有机物分解为二氧化碳。  

分解者：(1)食腐、腐生等：将现成有机物转化为自身有机物；(2)微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。

其他途径：煤、石油等化石燃料的开采与使用，将有机物分解为二氧化碳等。

与社会的联系（P63）

化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化；

温室效应

(1)主要原因

    ①化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放；  

    ②森林、草原等植被遭到大面积破坏。

(2)缓解措施

    ①减少二氧化碳排放: 开发新能源，减少化石燃料燃烧；

    ②增加二氧化碳的吸收和固定量: 大力植树种草，提高森林覆盖率；

    ③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。

我国一方面采取积极措施减少二氧化碳的排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率。

【一、碳循环】

碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性。此外，海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加；如果大气中的二氧化碳含量发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。

【二、生态系统的物质循环】

1.概念:组成生物体的________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________。

2.范围：生物圈

3.特点：

(1)_______: 物质循环的范围为生物圈；

(2)_____________: 物质可被生物群落反复利用，对改进农业生产方式有多方面的启示。

4.碳循环总结:

①碳的存在形式

  非生物环境：CO2（主要）和碳酸盐

  生物群落：含碳有机物

②碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：CO2

③碳在生物群落内的传递形式：含碳有机物

④碳进入生物群落的途径：光合作用（主要）和化能合成作用

⑤碳在生物群落中传递的主要途径：食物链、食物网

⑥碳返回非生物环境的途径：①生产者和消费者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧。

【三、生物富集】

1.概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。

2.常见存在生物富集现象的物质：

①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等

②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等

3.发生生物富集的物质的特点：

①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；

②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；

③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；

4.生物富集的主要途径：食物链、食物网

5.生物富集实例——铅的富集（详见课件思维导图）

6.生物富集现象的特点：

①具有全球性：导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。

②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高

【四、 能量流动和物质循环的关系】

探究实践：探究土壤微生物的分解作用

背景资料：土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。

由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一至数月时间。

1.实验原理：土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。

案例一：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？

【练习与应用】

一、概念检测

1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。

（1）物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。（      ）

（2）能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。（      ）

2.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落 的生物主要是  （      ）

A.细菌        B.真菌　　C.动物         D.绿色植物

3.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明，大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。

（1）大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为（      ）

A.捕食      B.寄生　　　C.互利共生         D.原始合作

（2）下列叙述不合理的是 （        ）

A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级

B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用

C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环

D.能量流动方向是竹子→大熊猫→纤维素分解菌